No 1904. gada bija trešais cilvēks Krievijas Impērijas troņa mantošanas kārtībā, tomēr, tā kā kroņprincis Aleksejs Nikolajevičs bija slims ar hemofiliju, lielkņazu Mihailu uzskatīja par troņa pretendentu. Situācija ar troņa mantošanu sarežģījās, kad 1907. gadā lielkņazs Mihails iepazinās un 1912. gadā ārzemēs salaulājās morgāniskā laulībā ar Natāliju Brasovu (Vulferti), pārim bija 1910. gadā dzimis dēls.
Sākoties Pirmajam pasaules karam, lielkņazs Mihails atgriezās Krievijā. Kara laikā komandēja Kaukāza kavalērijas divīziju (Кавказская туземная конная дивизия). Pēc Februāra revolūcijas 1917. gada 2. martā (pēc vecā stila) ķeizars Nikolajs II atteicās no troņa par labu savam brālim Mihailam, tomēr viņš atteicās pieņemt troni līdz ievēlēta orgāna sanākšanai. 1917. gada 21. augustā Pagaidu valdība noteica lielkņazam Mihailam mājas arestu. 1917. gada 1. septembrī Krieviju pasludināja par republiku. Pēc Oktobra revolūcijas 1918. gada 7. martā boļševiki lielkņazu arestēja un izsūtīja uz Permu, kur 1918. gada 13. jūnijā nošāva, viņa mirstīgās atliekas nav atrastas.